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315工艺技术食品科学2006, Vol. 27, No. 11 收稿日期：2006-06-29 基金项目：教育部重点项目(00118) 作者简介：徐建国(1971-)，男，讲师，硕士研究生，研究方向为果蔬加工及植物资源开发利用。 纤维素酶提取槐花芦丁的新工艺研究 徐建国，王向东，胡青平，段江莲，候 辉 (山西师范大学食品工程系， 山西 临汾 041004) 摘 要：以开花初期的洋槐为原料，经恒温干燥，然后通过单因素试验、正交试验和方差分析确定了纤维素酶 提取槐花芦丁的最佳工艺条件。结果表明，采用纤维素酶提取槐花芦丁效果较好，确定最佳工艺参数为酶解温度 45、pH4.5、纤维素酶添加量 0.03%、酶解时间 2.0h、料液比 1:55。 关键词：槐花；芦丁；纤维素酶；提取 Study on Extraction Technology of Rutin from Pagodatree Flower by Cellulase XU Jian-guo，WANG Xiang-dong，HU Qing-ping， DUAN Jiang-lian，HOU Hui (Department of Food Engineering, Shanxi Normal University, Linfen 041000, China) Abstract Abstract ： Taking acer truncatum bunge leaves as the raw material, the best enzyme was screened from different enzymes for the Chlorogenic acid. The single factor tests, orthogonal test designs and variance analyses were applied to optimize manipulation parameters of enzymes extracting technology. The results showed that cellulase possessed the strongest effect to Chlorogenic acid among different enzymes,the optimum manipulation parameters were cellulase dosage 0.03%, pH value 4.5, material/solvent ratio 1:55, extracting time 2.0h at 50. Key wordsKey words ：acer truncatum bunge； Chlorogenic acid ； cellulase ； extraction 中图分类号 ： TQ91 ； Q55 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1002-6630(2006)11-0315-04 body composition in miceJ. Lipids, 1997, 32: 853-858. 6Nao Inoue, Koji Nagao, Junichi Hirata, et al.Conjugated linoleic acid prevents the development of essential hypertension in spontaneously hypertensive ratsJ. Biochemical and Biophysical Communications, 2004, 323: 679-684. 7Ronald L McNeel, Harry J Mersmann. Effects of isomers of conjugated linoleic acid on porcine adipocyte growth and differentiationJ. Journal of Nutritional Biochemistry, 2003, 14: 266-274. 8Benita S. Microencapsulation:methods and industrial applicationsM. 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J Agric Food Chem, 2001, 49(4): 1934-1938. 2006, Vol. 27, No. 11食品科学工艺技术316 槐花(Pogadatree.flowers)为豆科植物槐(Sophora japonica.L)的干燥花及花蕾，我国大部分地区都有生 长。据医书记载，槐花有多种医疗保健功能，如日 华子本草中说槐花“治五痔，心疼，眼疾” ； 本 草纲目中说“炒香频嚼，治失音及喉痹” ； 医 林篡要中记载其“泻肺逆，泻心火，清肝火，坚 肾火。 ” 1,2槐花中富含芦丁(Rutin)，三萜皂甙，槐花 米甲素、乙素、丙素等多种活性物质。其中芦丁是有 效成分。槐花芦丁的提取3,4，目前主要采用水提法和 有机溶剂法，但水提法提取温度高，提取率低，且芦 丁易失去活性；有机溶剂法提取虽高，但存在溶剂残留 等缺陷。本文首次利用酶解提取技术对槐花芦丁的提取 工艺进行了研究，旨在为槐花芦丁的提取和进一步开发 利用槐花资源提供依据。 1材料与方法 1.1材料及试剂 供试材料槐花为山西师大附近采集的槐花(开花初期 的洋槐) ，将采集的新鲜槐花放在电热恒温鼓风干燥箱 内进行干燥，干燥温度 6 0 ，时间 2 4h ，干燥至水分 含量(11 0.5)%，将干燥后的槐花粉碎(槐花干粉)，装 入瓶中，以供试验用。 纤维素酶 15000U/g 中国医药集团上海化学试剂公 司；芦丁标准品，国药集团化学试剂有限公司；其它 化学试剂均为分析纯或化学纯。 1.2仪器与设备 3110型紫外分光光度计 日本日立公司 ； 旋转蒸发 器 RE-52AA 上海亚荣生化仪器厂；TSHZ-2A 台式水 浴恒温振荡器 上海跃进医疗器械厂等。 1.3方法 1.3.1槐花芦丁水提取工艺5 干燥槐花粉碎(40 目)蒸馏水浸提 2 次合并提 取液减压浓缩芦丁提取液 1.3.2槐花芦丁纤维素酶提取工艺 干燥槐花粉碎(40 目)加蒸馏水混匀加入酶液 抽滤减压浓缩芦丁提取液 1.3.3芦丁粗提物提取率的计算 采用紫外分光光度法6测定其吸收光谱，将芦丁提 取液低温蒸发浓缩，干燥得芦丁粗提物。芦丁粗提物 提取率(%)= 芦丁粗提物重量 / 槐花重量。 1.3.4纤维素酶提取的单因素试验7 称取适量的槐花叶干粉置于锥形瓶中，加入蒸馏水 和酶液，密封浸提。浸提完毕后抽滤，收集滤液。以 蒸馏水作空白，在波长 3 3 0n m 处测定提取液的吸光度 值。规定加酶量、p H 值、酶解温度、酶解时间及料 液比，分别研究各提取条件对槐花芦丁提取率的影响。 1.3.5酶法提取的正交试验7 根据单因素的试验结果，选取 L16(45)正交表进行正 交试验，并进行极差分析和方差分析以确定最佳浸提条 件。因素及水平见表 1 。 水平 因 素 A 温度()B pH 值C 加酶量(%) D 时间(h) 1353.50.0301.0 2454.00.0351.5 3554.50.0402.0 4655.00.0452.5 表1 因素水平表 Table 1 The table of factors and levels 16 15 14 13 12 11 0.010.00250.035 提取率(%) 加酶量(%) 图1 加酶量与提取率的关系 Fig.1 Relation of content of enzyme and extraction ratio 2结果与分析 2.1纤维素酶提取的单因素试验 2.1.1加酶量对槐花芦丁提取率的影响 加酶量对提取率的影响结果见图 1 。 由图 1 可知，随着酶量的增加，芦丁提取率逐渐 提高，当酶量达到 0.035% 时，提取率基本已达到最大 值，继续增加酶用量，提取率增加不明显。因此，确 定加酶量为 0.035%。 2.1.2pH 值对槐花芦丁提取率的影响 pH 值对芦丁提取率的影响结果见图 2。 由图 2 可知，pH 值对槐花芦丁的提取率有明显的影 响，当 pH 值在 3.04.0 之间时，随着pH 值的提高，提 取率明显增加，当 pH 值在 4.0 时提取率达到最达值，当 pH 值大于 4.0 时，提取率明显降低，原因可能是 pH 值 影响了纤维素酶的活性。因此，确定最佳 pH 值为 4.0。 2.1.3酶解温度对槐花芦丁提取率的影响 温度对提取率的影响结果见图 3 。 由图 3 可知，当温度在 2545之间时，芦丁提 取率随着温度的升高而急剧上升，在 4 5 时达到较大 317工艺技术食品科学2006, Vol. 27, No. 11 16 15 14 13 12 33.544.55.56 提取率(%) pH 值 图 2 pH 值与提取率的关系 Fig.2 Relation of pH value and extraction ratio 17 16 15 14 13 12 2535455565 提取率(%) 温度() 图3 酶解温度与提取率的关系 Fig.3 Relation of temperature and extraction ratio 15 14 13 12 11 123456 提取率(%) 提取时间(h) 图4 酶解时间与提取率的关系 Fig.4 Relation of extraction time and extraction ratio 16 15 14 13 12 1:40 1:451:501:551:601:65 提取率(%) 料液比 图5 料液比与提取率的关系 Fig.5 Relation of material/solvent ratio and extraction ratio 值，当温度大于 4 5 时，提取率开始下降，原因可能 是当温度高于 4 5 时，纤维素酶开始失活，因此确定 采用纤维素酶提取槐花芦丁的温度为 45。 2.1.4酶解时间对槐花芦丁提取率的影响 酶解时间对提取率的影响结果见图 4 。 显增加，当料液比为 1:55 时，提取率基本达到较大值， 此后再增加料液比，提取率增加不明显。因此，从经 济角度考虑，料液比以 1:55 为宜。 2.2酶法提取的正交试验 2.2.1正交试验结果 根据单因素的试验结果，选取 L16(45)正交表进行正 交试验。试验结果见表 2 。 由图 4 可知，酶解时间在 2h 之前，槐花芦丁的提 取率随提取时间的延长而上升，当时间达到 2 h 之后， 提取率的增加不明显，而且时间过长会延长提取周期。 因此，确定酶解时间为 2 h 。 2.1.5料液比对槐花芦丁提取率的影响 料液比对提取率的影响结果见图 5 。 由图 5 可知，随着料液比的增大，芦丁提取率明 试验号ABCD空列提取率(%) 11(35)1(3.5)1(0.03)1(1.0)114.13 212(4.0)2(0.035)2(1.5)215.02 313(4.5)3(0.04)3(2.0)316.04 414(5.0)4(0.045)4(2.5)413.37 52(45)123418.2 62214319.62 72341218.05 82432116.35 93(55)134213.41 103243115.46 113312414.82 123421313.0 134(65)142314.87 144231413.51 154324115.47 164413214.29 K158.560.6162.8758.6961.41T=248.61 K272.2263.5961.6761.0460.76 K356.6964.3459.2763.9663.49 K458.1557.0261.7561.8759.9 k114.62515.152515.717514.672515.3525 k218.05515.897515.417515.2615.19 k314.172516.08514.817515.9915.8725 k414.537514.25515.437515.167514.975 R3.88251.830.91.31750.8975 表2 正交试验结果 Table 2 Result of orthogonal test 表 2 的结果表明，各因素对槐花芦丁提取率的影响 程度依次为 A B D C ，即酶解温度、p H 值、酶 解时间、加酶量。综合各因素的 k 值和直接比较， A2B3C1D3为最佳酶法提取条件。 2006, Vol. 27, No. 11食品科学工艺技术318 由表 3 可知，因素 A 有显著性差异，说明温度对 槐花芦丁的提取率有很大的影响，因此只能选择在正交 试验中有最大 K 值的水平；因素 B 、C 、D 均无显著 性差异，说明 p H 值、加酶量、酶解时间在正交设计 的四水平内对槐花芦丁的提取率无显著性影响，结合单 因素试验，最后确定酶法提取槐花芦丁的最佳工艺条件 为酶解温度 45、pH 值 4.5、纤维素酶添加量 0.03%、 酶解时间 2.0h、料液比 1:55。 2.3槐花芦丁不同提取方法的比较 以芦丁提取率为指标，精确称取等量的槐花叶干 粉，采用上述试验确定的酶提取工艺条件进行提取，并 与常规的水提取进行比较。结果见表 4 。 由表 4 可以看出，纤维素酶提取所得的芦丁提取率 高于水提取法，加之酶提取具有提取条件温和、活性 物质不易失活、操作简单、且无溶剂残留问题，有利 于后续的加工利用等优点，因此，提取槐花芦丁，酶 法提取是一种可行的、有效的提取方法。 3结 论 3.1由于组成植物细胞壁的架构物质主要为纤维素、 角质等，特别是纤维素对细胞外壁起到支撑和保护作 用，果胶酶不能破坏细胞壁，因此提取效果不明显， 而纤维素酶在提取介质中可使纤维素降解,从而破坏植物 细胞壁，有利于提取成分的溶出。因此纤维素酶可有 效地提高槐花芦丁的提取率。 3.2试验确定的纤维素酶提取槐花芦丁的最佳工艺参数 为：酶解温度 45、pH 值 4.5、纤维素酶添加量 0.03%、 酶解时间 2.0h、料液比 1:55。与常规水提法比较，提 取率高，同时提取条件也温和，工业生产易于实现， 为槐花芦丁的提取提供了一种新方法。 参考文献： 1丁利君, 吴忠辉, 蔡创海. 槐花中黄酮类物质的提取工艺的研究J. 农业工程学报, 2002, 18(1): 142-144. 2江苏新医学院. 中药大词典M. 上海: 上海科技出版社, 1997. 2433- 2434. 3战玉琴, 尹德英. 冷碱法从槐米中提取芦丁的实验研究J. 中成药, 1994, 16(7): 10. 4李应樨, 郑伯瑛. 用煎煮法和渗漉法从槐米中提取芦丁的实验比较 J. 中草药, 1992, 23(10): 527. 5王永宁, 卢挺, 石玉平, 等. 槐花中黄酮类物质提取研究J. 青海师 范大学学报(自然科学版), 2003, (4): 49-51. 6罗季阳, 田呈瑞, 张晓娟. 酶法提取杜仲叶活性成分的研究J. 食品 科学, 2005, 26(1): 164-168. 7胡青平, 徐建国, 李琪, 等. 酶法提取元宝枫叶绿原酸的新工艺研究 J. 食品科学, 2006, 27(7): 159-162. 变异来源偏差平方和自由度均方F 值F A39.557313.18622.516* B8.31232.7714.731 C1.723230.57440.981F0.01(3,3)=2